申请/专利权人：合肥工业大学

申请日：2021-06-30

公开（公告）日：2024-06-25

公开（公告）号：CN113465729B

主分类号：G01H17/00

分类号：G01H17/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.25#授权;2021.10.26#实质审查的生效;2021.10.01#公开

摘要：本发明公开了一种矩形管道内噪声源识别与声场重建方法，其特征是：在矩形管道内噪声源辐射声场中布置传声器阵列，用于测量矩形管道内声场的声压信号；在噪声源面布置等效源，用于模拟噪声源声场辐射；建立各测点的声压信号与各等效源源强之间的传递矩阵，根据传递矩阵和各测点获取的声压信号重构得到等效源源强；利用等效源源强的空间分布，实现矩形管道内噪声源识别；根据所获得的等效源源强以及任意重建点到各等效源源强之间的传递矩阵，实现矩形管道内任意位置处的声场重建。本发明能够精确识别矩形管道内的噪声源，同时可以精确重建矩形管道内任意位置处的声场。

主权项：1.一种矩形管道内噪声源识别与声场重建方法，其特征是：在矩形管道内噪声源辐射声场中布置传声器阵列，用于测量矩形管道内声场的声压信号；在噪声源面布置等效源，用于模拟噪声源声场辐射；建立各测点的声压信号与各等效源源强之间的传递矩阵，根据传递矩阵和各测点获取的声压信号重构得到等效源源强；利用等效源源强的空间分布，实现矩形管道内噪声源识别；根据所获得的等效源源强以及任意重建点到各等效源源强之间的传递矩阵，实现矩形管道内任意位置处的声场重建；所述矩形管道内噪声源识别与声场重建方法按如下步骤进行：步骤a、以矩形管道管口的一个顶点为坐标原点，建立直角坐标系，自顶点起、沿着矩形管道管口的长、宽边长方向一一对应为x轴和y轴的正方向，沿着管道长度延伸的方向为z轴正方向；在矩形管道的横截面上，位于矩形管道内侧壁且沿矩形管道内侧壁的四周均匀分布T个测点形成矩形测圈；在沿矩形管道的长度方向上间隔分布各道矩形测圈，形成测量阵列，所述矩形测圈的测圈数量为L；相邻两道矩形测圈之间的间距为ΔH；在所述测量阵列的每一个测点上设置传声器，利用所述传声器同步获得各测点处的声压；步骤b、在噪声源面上分布K个等效源用于模拟噪声源声辐射，K不大于L×T；所述等效源为标准点源，则测点e位置处的声压PrBe由式1所表征： 式1中：B表示测量阵列，S表示噪声源面；e表示第e个测点，即测点e，j表示第j个等效源，即等效源j；rBe表示测点e的位置坐标，rSj表示等效源j的位置坐标；qrSj表示等效源j的等效源强；GrBe,rSj表示测点e与等效源j之间的格林函数，由式2所表征： 式2中：i为虚数单位；m表示x方向的模态阶数，n表示y方向的模态阶数；ρ0表示介质密度，ω表示噪声源辐射声波角频率；kz,mn表示m,n阶模态下的轴向波数；A表示矩形管道截面面积；ψmnxSj,ySj表示等效源j位置处的特征函数；“*”表示共轭转置算子，表示等效源j位置处的特征函数的共轭转置；ψmnxBe,yBe表示测点e位置处的特征函数；zBe表示测点e的z坐标，zSj表示等效源j的z坐标；按照Shannon-Nyquist采样定律，要求模态阶数m和n满足式3和式4：-|1-M|2≤m≤M23-|1-N|2≤n≤N24式3和式4中：M为矩形测圈中沿x方向.的一条测边上的测点数；N为矩形测圈中沿y方向的一条测边上的测点数；m,n阶模态下的轴向波数kz,mn由式5所表征： 式5中：k为波数，k＝ωc，c为均匀介质中的声速；a为矩形管道横截面上沿x方向的长度，b为矩形管道横截面上沿y方向的长度；特征函数ψmnx,y由式6所表征： 式6中，δ0m和δ0n表示克罗内克函数；当m＝0时，δ0m的值为1，否则δ0m的值为0；当n＝0时，δ0n的值为1，否则为0；步骤c、建立各测点的声压与各等效源源强之间的传递关系如式7： 式7中：E表示测点数目，E＝L×T；PExB,yB,zB表示由E个测点声压构成的E×1阶向量；GE×KrBe,rSk表示E个测点和K个等效源之间的E×K阶传递矩阵；QSK表示由K个等效源源强构成的K×1阶向量；GrB1,rS1表示第1个测点和第1个等效源之间的格林函数；……GrBE,rSK表示第E个测点和第K个等效源之间的格林函数；qS1表示第1个等效源的等效源强；……qSK表示第K个等效源的等效源强；通过Tikhonov正则化，实现等效源强的重构如式8：QSK＝G*G+λ2I-1G*PE8式8中：PE即为PExB,yB,zB，G即为GE×KrBe,rSk，I表示单位矩阵；λ表示正则化参数，正则化参数λ采用广义交叉验证法获得；步骤d、将K个等效源的空间位置与K个等效源的等效源源强一一对应，得到等效源强的空间分布，通过等效源强的空间分布找到噪声源的位置，实现矩形管道内噪声源的识别；步骤e、根据由式8所获得的等效源源强，按式9重建矩形管道内任意位置处的声场：Pw＝GwQSK9式9中：w表示矩形管道内任意重建点位置；Pw表示矩形管道内任意重建点位置处的声压；Gw表示矩形管道内任意重建点位置与等效源之间的传递矩阵。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 合肥工业大学 一种矩形管道内噪声源识别与声场重建方法

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